EP0389502B1 - Procede et dispositif de refroidissement de moteur - Google Patents

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EP0389502B1
EP0389502B1 EP88909289A EP88909289A EP0389502B1 EP 0389502 B1 EP0389502 B1 EP 0389502B1 EP 88909289 A EP88909289 A EP 88909289A EP 88909289 A EP88909289 A EP 88909289A EP 0389502 B1 EP0389502 B1 EP 0389502B1
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EP
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coolant
pump
heat exchanger
engine
switching device
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Peter Nolting
Wolfgang Scheidel
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F01P7/12—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by throttling amount of air flowing through liquid-to-air heat exchangers by thermostatic control

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for cooling a drive motor arranged in a motor vehicle according to the type of the independent claims.
  • a vehicle engine cooling system developed for a test vehicle is known from automotive engineering magazine 87 (1985), number 12, pages 638 to 639.
  • the use of an electrically driven water pump is envisaged, with the aid of which the cooling water flow is adapted to the requirements, for example the increased demand at higher speeds or after the engine has been switched off at higher speeds.
  • a cooling device for an internal combustion engine which contains a first coolant circuit in which a first heat exchanger is arranged. There is a bypass parallel to the heat exchanger, with the distribution of the heating medium flow to the cooler and to the bypass being carried out by a valve.
  • a pump mechanically driven by the engine to be cooled is arranged in the first coolant circuit and takes over a basic load of the coolant delivery quantity.
  • the first coolant circuit contains a further coolant circuit, in which a heating heat exchanger is arranged.
  • An electrically driven pump is arranged in the further heating circuit and is switched on or off as required. A coolant flow in the further coolant circuit is only provided during heating operation.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device for cooling a drive motor arranged in a motor vehicle, which enables adaptation to the cooling requirement, regardless of whether there is a heating requirement or not.
  • a further adaptation to the cooling capacity requirement is possible by means of an air flap which can be actuated by an adjusting device and which is provided for dividing the air heated by this heat exchanger into the channels.
  • the device and the method according to the invention increase the operational reliability of the engine cooling in that, in the event of a pump failure, limited engine operation or at least one Emergency operation with the other pump is guaranteed.
  • a second embodiment of the device and the method according to the invention which is independent of the first embodiment is provided.
  • the difference from the first embodiment is that in the second embodiment a first and a second coolant circuit are provided which are completely separate from one another.
  • the heat exchanger which releases the heated air into the channels, is arranged in the second coolant circuit, which furthermore has an additional electrically driven pump for circulating the coolant in the second coolant circuit.
  • the electronic switching device that controls the electric pump and the other components receives further information, such as, for example, about the engine operating temperature, the engine compartment temperature, the temperature of engine parts, the ambient temperature, the engine speed, the driving speed and a pressure signal of the coolant are supplied. With this information, a precise adjustment of the delivery rate of the electrically driven pump to the required cooling performance is possible.
  • Figures 1 and 2 show a first and a second embodiment of an inventive device for engine cooling.
  • FIG. 1 shows an engine 10 to be cooled with a first and second coolant circuit connection 11, 12.
  • the coolant emerges from the engine 10 at the first connection 11 and returns to the engine 10 at the second connection 12.
  • the flow direction of the coolant is indicated by arrows 13, 14.
  • the coolant circuit contains a first coolant path 15, in the course of which a first heat exchanger 16, which can be operated as a cooler, is arranged.
  • the first coolant path 15 can be bridged with a second coolant path 17 connected as a bypass.
  • a first controllable valve 18 takes over the distribution of coolant in the first and second paths 15, 17.
  • the valve 18 can be a valve controlled by the coolant temperature. It is preferably designed as an electrically controllable valve.
  • the valve 18 works either continuously or in clocked operation. In clocked operation, the coolant flow to the first or second coolant path 15, 17 is either completely released or completely blocked.
  • the clocked operation is particularly suitable for an electrically controlled valve 18.
  • a third coolant path 19 is provided, in the course of which a second heat exchanger 20 is arranged.
  • the third coolant path 19 can be connected to the bypass 17 via a controllable valve 21.
  • a controllable valve 21 instead of connecting the third coolant path 19 to the bypass 17, its configuration as a further bypass to the first coolant path 15 can also be provided.
  • The, preferably electrically controllable valve 21 works either continuously or in clocked operation.
  • an electronic switching device 24 which has operating parameters as input signals of the motor 10 and the cooling circuit are supplied. Specifically, these are the engine speed detected by a speed sensor 25, the engine temperature detected by at least one engine temperature sensor 26, the coolant temperature detected by a coolant temperature sensor 27, the pressure of the coolant in the cooling circuit detected by a pressure sensor 28, and the air temperature immediately detected by an engine compartment temperature sensor 29 Environment of the engine 10, the temperature detected by at least one engine part temperature sensor 30 and the temperature of the air in the further environment (outside temperature) of the engine 10 by an ambient air temperature sensor 31.
  • the electronic switching device 24 receives as further input signals the driving speed detected by a speed sensor 32, the signal emitted by a heating and ventilation controller 33 for specifying at least a target temperature in the vehicle interior, and that Signal delivered by at least one heating air temperature sensor 34.
  • the electronic switching device 24 also outputs an overtemperature warning signal or a signal that indicates a failure of a coolant pump 22, 23 to a device 44.
  • the device 44 is, for example, a signal lamp on the dashboard of the motor vehicle or part of an engine control. The engine power is throttled after a fault occurs.
  • the controllable valve 18 opens, depending on the operating mode either partially or completely, the first coolant path 15 with the first heat exchanger 16 operated as a cooler the adjusting device 35 opens the previously closed blind 36 so that an increased flow of cooling air is passed over the cooler 16. If necessary, the blower motor 37 is switched on to further support the heat dissipation from the cooler 16.
  • Adaptation of the cooling capacity to the cooling capacity requirement is achieved with the electric pump 23 by changing the coolant flow.
  • the adaptation to the cooling power requirement is not only dependent on the coolant temperature recorded by the coolant temperature sensor 27, but depending on other signals.
  • the operating signals of the motor 10, the air temperature in the immediate vicinity of the motor 10, the ambient temperature (outside temperature) which can be measured further away from the motor 10, the temperature of motor parts and the speed of the motor serve as input signals for the electronic switching device 24.
  • the electronic control unit 24 also receives information about the driving speed.
  • the information about, for example, the engine temperature or the temperature of certain engine parts makes it possible to increase the cooling output before a significant rise in the coolant temperature can be determined by the coolant temperature sensor 27.
  • the inclusion of the speed for the cooling capacity control has the advantage that the coolant flow can be increased with the electric pump 23 before local heating occurs in the engine.
  • the measurement of the driving speed has an influence in particular on the actuation of the blind 36 and the fan 37. At higher driving speeds, it would be inappropriate, for example, to keep the blind 36 closed and to switch on the fan 37. Such inappropriate operating states can be identified and avoided with the electronic switching device 24.
  • Another way to remove heat from the cooling circuit is by releasing the third coolant path 19.
  • the controllable valve 18 is either adjusted continuously or in a clocked manner Operation controlled in such a way that at least part of the coolant flow flows from the first cooling circuit connection 11 via the third coolant path 19 and the second heat exchanger 20 back to the second cooling circuit connection 12.
  • the air heated at the second heat exchanger 20 is passed on through the channel 40 and through the channels 42, 43.
  • the heating air duct 42 opens into the vehicle interior.
  • the heating air temperature sensor 34 in conjunction with the electronic switching device 24 and with further temperature sensors (not shown) in the heating system and in the motor vehicle interior, ensures that a target temperature is maintained in the interior.
  • the exhaust air duct 43 which opens out in the open, permits the use of the second heat exchanger 20 as a cooler even at high outside temperatures.
  • the adjusting device 39 closes the heating air duct 42 completely with the air flap 41.
  • the valve 18 can completely block the coolant flow through the first coolant path 15. This operating state occurs in vehicle heating in winter. With the help of the electronic switching device 24 it can be determined that the coolant flow through the third coolant path 19 remains blocked during the warm-up phase of the engine 10 and is only opened when a minimum temperature is present. No heating energy is then available during the start-up phase. This operation can either be activated via the temperature controller 33 or is already predetermined in the electronic switching device 24. The heat output via the second heat exchanger 20 can be changed with the blower motor 38 if necessary.
  • a parallel connection can also be provided if non-return valves or similar devices are arranged in the pump sections.

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Claims (21)

  1. Dispositif de refroidissement d'un moteur (10) équipant un véhicule automobile, comprenant :
    - un circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - un premier échangeur de chaleur (16) équipant le circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - une dérivation (17) court-circuitant le premier échangeur de chaleur (16) avec une vanne (18) pour répartir la veine de fluide de refroidissement entre le premier échangeur de chaleur (16) et la dérivation (17),
    - une autre branche de passage de fluide de refroidissement (19) équipant le circuit de refroidissement (13, 14) et qui peut être libérée par une soupape (21),
    - un second échangeur de chaleur (20) équipant la branche de fluide de refroidissement (19),
    - au moins une pompe (22) pour le fluide de refroidissement, cette pompe équipant le circuit de fluide de refroidissement (13, 14) étant entraînée en permanence par le moteur (10) à refroidir et son débit étant fixé à une fraction prédéterminée de la puissance de refroidissement demandée,
    - une pompe électrique (23) de fluide de refroidissement, équipant le circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - au moins un capteur de température (27) pour détecter la température du fluide de refroidissement et
    - un dispositif de commutation électronique (24) pour la pompe (23),
    dispositif caractérisé en ce que
    le dispositif de commutation électronique (24) commande en fonction de la température du fluide de refroidissement détectée par le capteur de température (27), le débit de la pompe électrique (23), de manière variable,
    la pompe électrique (23) est branchée en parallèle ou en série par rapport à la pompe à entraînement mécanique (22),
    - au moins un premier canal d'air (42) partant du second échangeur de chaleur (20) pour déboucher dans l'habitacle du véhicule et au moins un second canal d'air (42, 43) partant du second échangeur de chaleur (20) et débouchant à l'air libre et
    - pour répartir l'air réchauffé par le second échangeur de chaleur (20) entre les canaux (42, 43), il est prévu un volet d'air (41) actionné par un dispositif de réglage (39).
  2. Dispositif de refroidissement d'un moteur (10) équipant un véhicule automobile comprenant :
    - un premier circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - un premier échangeur de chaleur (16) équipant le premier circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - un second circuit de fluide de refroidissement (52, 53),
    - un second échangeur de chaleur (20) équipant le second circuit de fluide de refroidissement (52, 53),
    - au moins une pompe de fluide de refroidissement (22) prévue dans le premier circuit de fluide de refroidissement (13, 14) et entraînée en permanence par le moteur (10) à refroidir, et dont le débit est fixé à une fraction prédéterminée de la puissance de refroidissement demandée,
    - une pompe électrique (23) de fluide de refroidissement équipant le premier circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - au moins un capteur de température (27) pour détecter la température du fluide de refroidissement et
    - un dispositif de commutation électronique (24) de la pompe électrique (23),
    dispositif caractérisé en ce que :
    - le premier et le second circuit de fluide de refroidissement (13, 14 ; 52, 53) sont séparés l'un de l'autre et ont des branchements distincts (11, 12 ; 50, 51) sur le moteur (10),
    - la pompe électrique (23) est branchée en parallèle ou en série par rapport à la pompe à entraînement mécanique (22),
    - une autre pompe électrique (54) est prévue dans le second circuit de fluide de refroidissement (52, 53),
    - le dispositif de commutation électronique (24) commande de manière variable le débit des pompes électriques (23, 54) en fonction de la température du fluide de refroidissement détectée par le capteur de température (27),
    - au moins un premier canal d'air (42) partant du second échangeur de chaleur (20) et débouchant dans l'habitacle du véhicule et au moins un second canal d'air (43) partant du second échangeur de chaleur (20) et débouchant à l'air libre,
    - la répartition de l'air réchauffé par le second échangeur de chaleur (20), entre les canaux (42) et (43), étant assurée par un volet d'air (41) actionné par un dispositif de réglage (39).
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'autre branche (19) du fluide de refroidissement il est prévu une autre pompe électrique de fluide de refroidissement dont le débit est prédéterminé de manière variable par le dispositif de commutation (24).
  4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation électronique (24) reçoit comme signal d'entrée une température de fonctionnement du moteur (10) détectée par un capteur (26).
  5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation électronique (24) reçoit comme signal d'entrée une température détectée par un capteur (29) au voisinage immédiat du moteur (10).
  6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation électronique (24) reçoit comme signal d'entrée une température détectée par au moins un capteur (30) et correspondant à au moins une partie à refroidir du moteur.
  7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation électronique (24) reçoit la température ambiante détectée par un capteur (31).
  8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation électronique (24) reçoit la vitesse de rotation du moteur (10) détectée par un capteur (25).
  9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation électronique (24) reçoit la pression du fluide de refroidissement détectée par un capteur (28).
  10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un ventilateur (37, 38), électrique, commandé par le dispositif de commutation électronique (24) pour refroidir par de l'air l'échangeur de chaleur (16, 20) équipant la branche (15, 19 ; 52, 53) du fluide de refroidissement.
  11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation électronique (24) reçoit comme autre signal d'entrée la vitesse du véhicule détectée par un capteur (32).
  12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un volet (36) actionné par un dispositif de réglage (35) à partir du dispositif de commutation électronique pour influencer le débit d'air alimentant l'échangeur de chaleur (16).
  13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commutation électronique (24) reçoit un signal fourni par un organe de régulation de l'air de chauffage (33).
  14. Procédé de refroidissement d'un moteur (10) équipant un véhicule automobile, comprenant :
    - un circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - un premier échangeur de chaleur (16) équipant le circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - une dérivation (17) court-circuitant un premier échangeur de chaleur (16),
    - une soupape (18) pour répartir la veine de fluide de refroidissement entre le premier échangeur de chaleur (16) et la dérivation (17),
    - une autre branche (19) de fluide de refroidissement équipant le circuit de refroidissement (13, 14) et qui peut être libérée par une vanne (21),
    - un second échangeur de chaleur (20) prévu dans la branche (19) du fluide de refroidissement,
    - au moins une pompe (22) de fluide de refroidissement équipant le circuit de fluide de refroidissement (13, 14) et entraînée en permanence par le moteur (10) à refroidir, et dont le débit est fixé à une fraction prédéterminée de la puissance de refroidissement nécessaire,
    - une pompe électrique (23) pour le fluide de refroidissement dans le circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - au moins un capteur de température (27) pour détecter la température du fluide de refroidissement et
    - un dispositif de commutation électronique (24) pour la pompe (23),
    procédé caractérisé en ce que :
    le débit de la pompe électrique (23) est commandé de manière variable par le dispositif de commutation électronique (24) en fonction de la température du fluide de refroidissement détectée par le capteur de température (27),
    la pompe électrique (23) est branchée en parallèle ou en série par rapport à la pompe à entraînement mécanique (22),
    - au moins un premier canal d'air (42) partant du second échangeur de chaleur (20) pour déboucher dans l'habitacle du véhicule et au moins un second canal d'air (42, 43) partant du second échangeur de chaleur (20) et débouchant à l'air libre et
    - la répartition de l'air réchauffé par le second échangeur de chaleur (20) entre les canaux (42, 43) est assurée par un volet d'air (41) qui est actionné par un dispositif de réglage (39).
  15. Procédé de refroidissement d'un moteur (10) équipant un véhicule automobile, comprenant :
    - un premier circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - un premier échangeur de chaleur (16) équipant le premier circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - un second circuit de fluide de refroidissement (52, 53),
    - un second échangeur de chaleur (20) équipant le second circuit de fluide de refroidissement (52, 53),
    - au moins une pompe de fluide de refroidissement (22) prévue dans le premier circuit de fluide de refroidissement (13, 14) et entraînée en permanence par le moteur (10) à refroidir, le débit de cette pompe étant fixé à une fraction prédéterminée de la puissance de refroidissement nécessaire,
    - une pompe électrique (23) pour le fluide de refroidissement dans le premier circuit de fluide de refroidissement (13, 14),
    - au moins un capteur de température (27) pour détecter la température du fluide de refroidissement et
    - un dispositif de commutation électronique (24) pour la pompe électrique (23),
    procédé caractérisé en ce que :
    le premier et le second circuit de fluide de refroidissement (13, 14 ; 52, 53) sont séparés l'un de l'autre et ont chaque fois des branchements séparés (11, 12 ; 50, 51) sur le moteur (10),
    - la pompe électrique (23) est branchée en parallèle ou en série par rapport à la pompe à entraînement mécanique (22),
    - le second circuit de fluide de refroidissement (52, 53) comporte une autre pompe électrique (54),
    - le débit des pompes électriques (23, 54) est commandé de manière variable par le dispositif de commutation électronique (24), en fonction de la température du fluide de refroidissement détectée par le détecteur de température (27),
    il est prévu au moins un premier canal d'air (42) partant du second échangeur de chaleur (20) et débouchant à l'intérieur de l'habitacle et au moins un second canal d'air (43) partant du second échangeur de chaleur (20) et débouchant à l'air libre et
    - la répartition de l'air réchauffé par le second échangeur de chaleur (20) entre les canaux (42, 43) est assurée par un volet d'air (41) actionné par un dispositif de réglage (39).
  16. Procédé selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le débit des pompes électriques (23, 54) est commandé par le dispositif de commutation électronique (24) en fonction de la vitesse de rotation du moteur détectée par un capteur (25).
  17. Procédé selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le débit des pompes électriques (23, 54) est commandé par le dispositif de commutation électronique (24) en fonction d'une température détectée par un capteur de température du moteur (29) et un capteur de température d'une partie du moteur (30).
  18. Procédé selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que le débit des pompes électriques (23, 54) est commandé par le dispositif de commutation électronique (24) en fonction de la température ambiante détectée par un capteur (31).
  19. Procédé selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que l'air réchauffé par le premier échangeur de chaleur (20) est utilisé à des fins de chauffage et/ou pour parfaire le refroidissement du moteur et la répartition de l'air est assurée par le volet d'air (41).
  20. Procédé selon l'une des revendications 14 à 19, caractérisé en ce qu'en cas de défaillance d'une des pompes (22, 23, 54) on passe sur un fonctionnement de secours.
  21. Procédé selon l'une des revendications 14 à 20, caractérisé en ce qu'à partir de la corrélation des signaux fournis par un capteur de température de refroidissement (27) et un capteur de pression de fluide de refroidissement (28) on détermine l'état du fluide de refroidissement.
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